随着锂离子蓄电池的广泛使用,世界各国也面临着一个严峻的问题—废弃锂离子蓄电池的处理。如果不处理或者处理不当,无疑会对环境造成严重的污染,且锂离子蓄电池中含有重要的战略资源材料金属钴,如不回收会造成资源的浪费。目前国内外对锂离子蓄电池钴酸锂废极片的回收难以形成大规模的生产,主要是因为工艺复杂,流程长,投资大[1-2]。
当前,应用最广泛的蓝色颜料是酞蓄蓝。由于其颜料性能优异, 正在不断地取代古老的铁蓝和群青蓝。但是,在要求超耐久性特别是超保色性、保光性和抗粉化性的外用系统中,则要选用另一种高级蓝色颜料,即钴蓝类颜料。钴蓝类颜料是金属氧化物混相颜料的一种,它们具有完好的尖晶石型晶体结构。标准普通钴蓝也可称为铝酸钴蓝,《染料索引》名称为颜料28,化学式可写成CoO·Al2O3, 也可以写成CoAl2O4,可以认为是尖晶石MgAl2O4中的镁被钴所取代。
钴蓝颜料是一种性能优良、应用前景广阔的带绿光的蓝色颜料,它具有鲜明的色泽,极优良的耐候性、耐酸碱性,其耐热可高达1200℃。因此,广泛用于超耐久性特别是超保色性、保光性和抗粉化性的外用系统、陶瓷、玻璃着色、塑料着色、耐高温的工程塑料着色、美术颜料以及彩色电视机CRT显像管荧光体的着色[4],也用于绘图和涂料等需要良好遮盖力、着色力、分散性等应用领域。
传统钴蓝颜料的制备方法是干法制备[3],主要有碳酸盐法、硫酸盐法和氧化钴法。由于是高温反应,不仅能耗大,而且制备的产物粒径大、分布宽、某些组分易于挥发或发生偏析,故这种方法不宜用来制备纳米级钴蓝颜料。
因此,以硫酸和双氧水溶解废旧钴酸锂电池所得的溶液为原料,探索研究了采用溶胶-凝胶法制备纳米级钴蓝颜料的方法,这对缓解甚至清除环境造成的污染、钴资源匮乏等问题,具有重要的理论意义和实际意义。文献检索表明,虽然纳米钴蓝颜料的制备与研究比较活跃,如谈俊茹[5],刘竹波[6]等人用溶胶-凝胶法制备了粒度均匀粒径为纳米级的钴蓝颜料,但以废旧电池为原料制备的研究还不多,本文的研究旨在为日益增多的钴酸锂电池的回收利用进行有效探索,同时为纳米级钴蓝颜料的研究和制备开辟新的资源和方法。
1 实验部分
1.1 仪器和材料
Optima 21000V电感耦合等离子发射光谱仪(美国PE公司),TENSOR
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